CC BY
7УДК 65.0 (075.8)
В.Г. ПЕТРЯКОВ, канд. техн. наук,
Башкирский государственный аграрный университет (Уфа)
Энтропия в квалиметрии эксплуатационных свойств строительной керамики
Важнейшим вопросом квалиметрии является объективное установление уровня качества исследуемого объекта. Применительно к продукции уровень качества представляет собой относительную характеристику качества продукции, основанную на сравнении совокупности качественных показателей с соответствующей совокупностью базовых показателей.
Интенсивное развитие квалиметрии в последние годы связано с массовостью задач по оценке качества, постоянно возникающих в практике управления. Среди них наиболее важны следующие: прогнозирование потребностей, технического уровня и качества; разработка методов определения численных значений показателей качества; разработка принципов и методов оценки качества; выбор оптимального варианта продукции для ее разработки и постановки на производство; определение оптимальных показателей качества, их формирование, разработка ТУ и стандартов на новую продукцию и др. [1].
Для того чтобы объективно оценивать уровень качества, необходимо использовать соответствующую номенклатуру взаимосвязанных технико-экономических, организационных и других показателей. Ни один показатель, не связанный с другими, не может быть единственным для обоснования выводов по результатам оценки. Поэтому каждый показатель должен удовлетворять следующим требованиям: конкретизации видоизменения в зависимости от цели оценки; развития и совершенствования объекта оценки; обеспечения единства количественных и качественных характеристик; адресности; сопоставимости; взаимосвязанности; информационности; достоверности и объективности.
В своей деятельности потребители постоянно сталкиваются с проблемой выбора лучших эксплуатацион-
ных свойств из возможных вариантов. Задача принятия решений остро стоит перед менеджерами, оценщиками, консультантами, товароведами, которые всегда стоят перед выбором наилучшего (эффективного, наименее рискованного, качественного) решения из множества существующих альтернатив. Потребители также сталкиваются с проблемой выбора лучшего товара из имеющихся на рынке, отличающихся по цене, качеству и обладающих различными функциональными свойствами.
Ранжирование товаров — аналогов по качеству весьма актуально и для производителей. Производитель должен знать, какие эксплуатационные свойства и показатели качества и до какого уровня необходимо улучшить. Качество становится одним из главных рычагов повышения востребованности продукции, эффективности производства и роста прибыли. К сожалению, часто на предприятиях строительного комплекса практически не проводится системная работа по повышению эксплуатационных свойств выпускаемой продукции, отсутствуют единые методы оценки уровня качества продукции, управления качеством на этапах их жизненного цикла.
Для оценки качества керамического кирпича такими показателями являются: предел прочности при сжатии; предел прочности при изгибе; водопоглощение; морозостойкость; масса; показатель внешнего вида; волнистость лицевых поверхностей.
С использованием номенклатуры эксплуатационных свойств выполнена количественная оценка качества керамического кирпича. Для исследований взяты два вида рядового полнотелого керамического кирпича формата 1НФ (250x120x65 мм): кирпич из экспериментальной партии и модифицированной суперпластификатором МБ-1 [2].
Принимая во внимание, что взаимодействие отдельных единичных показателей качества, формирующих качество изделия в целом, и что эти взаимодействия образуют макросистему, в которой взаимодействие единичных показателей качества есть регулируемый процесс, принят способ энтропийной квалиметрии эксплуатационных свойств керамического кирпича, являющейся достаточным для решения задачи оценки качества при фиксированном количестве марок и назначений кирпича и интерпретации результатов.
Оценка керамического кирпича с позиции его качества, равно как и с позиции эксплуатационных свойств, возможна различными методами, в том числе и методами, направленными на оценку принятия решения. Наиболее рациональным в сравнении совокупности показателей оцениваемой продукции с соответствующей совокупностью показателей продукции конкурентов, требований предлагаемых рынков и потребителей является алгоритм энтропийной функции оценки качества. Наилучшее упорядочение системы, ее равновесное состояние достигается при максимуме энтропии с учетом заданных ограничений на затраты.
Алгоритм энтропийной функции позволяет моделировать, сравнивать альтернативные варианты и на этой основе осуществлять разработку и оптимизацию многосложных структур продукции с неограниченным числом показателей [3].
Таблица 1
Показатели качества эксплуатационных свойств сравниваемых образцов керамического кирпича
Наименьшие показатели Показатель gi || Коэффициент весомости ai Образец керамики
с суперпластификатором МБ-1 без супер-пластификатора МБ-1
Предел прочности при сжатии, МПа д1 1 1-13,5=13,5 1-8,8=8,8
Предел прочности при изгибе, МПа д2 0,9 0,9-7,5=6,74 0,9-7,2=6,48
Водопоглощение, % дз 0,9 0,9-13,7=12,3 0,9-11=9,9
Морозостойкость, цикл д4 0,8 0,8-25=20 0,8-15=12
Масса, кг д5 1 1-3,3=3,3 1-3,5=3,5
Показатель внешнего вида, балл дв 0,8 0,8-4,5=3,6 0,8-3=2,4
Волнистость лицевых поверхностей*, мкм д7 1 1-16,5=16,5 1-50,5=50,5
* В работе исследована волнистость поверхностей. Термины, параметры и обозначения волнистости поверхностей нормированы в ГОСТ 25142, ГОСТ 2789, JSO 4287/1:1984.
¡■Л ®
научно-технический и производственный журнал
апрель 2013
73
Таблица 2
Значения Pl| нормированных и безразмерных показателей эксплуатационных свойств керамического кирпича
Таблица 3
Значения удельных показателей эксплуатационных свойств керамического кирпича
Наименование показателя Образец керамики
с суперпластификатором МБ-1 без суперпластификатора МБ-1
Предел прочности при сжатии, МПа 0,091 0,059
Предел прочности при изгибе, МПа 0,091 0,08
Водопоглощение, % 0,073 0,091
Морозостойкость, цикл 0,091 0,055
Масса, кг 0,091 0,086
Показатель внешнего вида, балл 0,091 0,061
Волнистость лицевых поверхностей, мкм 0,091 0,03
20,619 20,462
Таблица 4 Числовые значения произведения -Pylog2-P¡/
Наименование показателя Величина произведения для марки образца
с суперпластификатором МБ-1 без суперпластификатора МБ-1
Предел прочности при сжатии, МПа 0,373 0,182
Предел прочности при изгибе, МПа 0,373 0,304
Водопоглощение, % 0,1634 0,373
Морозостойкость, цикл 0,376 0,16
Масса, кг 0,373 0,339
Показатель внешнего вида, балл 0,373 0,192
Волнистость лицевых поверхностей, мкм 0,373 0,056
Принцип оптимизации на основе максимизации выполняется с учетом энтропийной функции, разработанной Шенноном, вида $ = где Pj — вероятность
появления события; J — показатели качества продукции.
Нахождение Sopt — это не максимально возможное значение, а значение, соответствующее оптимальной упорядоченности. Это лишь использование свойства нелинейной функции достичь экстремума-
максимума при наилучших значениях Pi, i =1.../ [4].
При использовании энтропийного алгоритма оптимизации эксплуатационные свойства необходимо нормировать и привести к безразмерному виду. В этой связи эксплуатационные свойства керамического кирпича заданы матрицей, в которой в каждой строке i, (l.../...и) установлены приоритетные наилучшие эксплуатационные свойства gj, 1...j///f. Затем для нормирования все показатели строки делятся на свой (в строке) приоритетный показатель gj, i=1...n, если наилучший показатель имеет большее значение. Если gj имеет в строке меньшее значение, то он становится в числитель.
Далее для количественной оценки качества керамического кирпича вычисляются удельные показатели эксплуатационных свойств по формуле Р- f
Рц = -х~, где x=%Xj f — количество сравниваемых объектов) и качество j-го образца по формуле Sj = ^РЛо^Ру (n — количество показателей качества) при 2 Z-P,/=l. С учетом коэффициентов весомости a¡ значение энтропии Sj запишется в виде Sj = -SiO¡Pfjlog2a¡Py при 1^Lo¡Py=1.
Показатели эксплуатационных свойств с учетом присвоенных коэффициентов весомости для исследуемых кирпичей приведены в табл. 1.
В табл. 2 приведены значения нормированных и безразмерных показателей.
Для вычисления качества эксплуатационных свойств рассчитываются удельные показатели по формуле _ /
Pjf=P¡j/x, где В табл. 3 приведены значения
удельных показателей Pj эксплуатационных свойств керамического кирпича. _
Числовые значения произведения Pylog2Py приведены в табл. 4.
Из анализа данных табл. 4 следует, что энтропия приоритетных значений эксплуатационных свойств кирпича составила величину S1max=2,611. Энтропия образца, модифицированного суперпластификатором МБ-1,
составила SмБ-l=2,495, соответственно образца без суперпластификатора: SM^1-150= 1,606.
Квалиметрию эксплуатационных свойств удобно оценивать_по относительным значениям энтропийной функции: Sf=Sf/Smax. Относительные значения качества эксплуатационных свойств для образца с содержанием суперпластификатора_МБ-1 и без его добавления соответственно составят: <S^MB.1=0,96; Sf6e3Мб-1=0>64.
Таким образом, на основании энтропийного алгоритма квалиметрии эксплуатационных свойств проведена сравнительная оценка, которая удостоверяет, что керамический кирпич, содержащий суперпластификатор МБ-1, обладает лучшими эксплуатационными свойствами, т. е. более высоким качеством.
Ключевые слова: энтропия, качество, продукция, эксплуатационные свойства, керамический кирпич, суперпластификатор.
Список литературы
1. Гличев А.В. Реформирование экономики и фактор качества. М.: Стандарты и качество, 1997. 218 с.
2. Петряков В.Г., Фаюршин А.Ф., Гильмутдинов Р.А. Сырьевая смесь для изготовления стеновых материалов. Патент РФ №2389705 // Опубл. Б.И. № 14 от 20.05.2010.
3. Вильсон А.Д. Энтропийные методы моделирования сложных систем. М.: Наука, 1987. 146 с.
4. Федоренко Г.И., Дадашев М.Н. Использование методов энтропии для решения задач стандартизации // Оборонный комплекс — научно-техническому прогрессу России. 1998. № 3-4. С. 27-43.
Наименование показателя Шифр показателя Образец керамики
с пластификатором МБ-1 без пластификатора МБ-1
Предел прочности при сжатии, МПа P1 8,8/13,5=0,65
Предел прочности при изгибе, МПа P2 6,6/7,5=0,88
Водопоглощение, % P3 9,9/12,33=0,8
Морозостойкость, цикл P4 12/20=0,6
Масса, кг P5 3,3/3,5=0,94
Показатель внешнего вида, балл P6 2,4/3,6=0,67
Волнистость лицевых поверхностей, мкм P7 16,5/50,5=0,33
5|тах'*=1,65 xf Sj Si 6,8 2,495 0,96 4,07 1,6 0,64
74
научно-технический и производственный журнал
апрель 2013
jVJ ®
